Як впливає концентрація вуглекислого газу на організм людини в закритих приміщеннях? Що таке синдром хворого будинку? Як відсутність достатньої вентиляції впливає на концентрації вуглекислого газу та появу синдрому хворого будинку? Які норми вмісту вуглекислого газу в навчальних та офісних приміщеннях?
Чи є зв'язок між порушенням рівня комфортної концентрації СО2 в приміщеннях та високим відсотком сезонних захворювань? Так, є, і це доказаний факт. Зменшення рівня кисню та збільшення концентрації двоокису вуглецю в повітрі приміщення, де досить довго перебуває людина, сприяє появі респіраторних хвороб та знижує її загальний імунітет.
Склад повітря
Атмосфера Землі – це газова оболонка, що оточує планету. За своїм складом вона складається з суміші різних газів, у тому числі вона містить і СО2. Тобто вуглекислий газ є невід'ємною частиною повітря, але звичайна його концентрація на вулиці не є аж занадто високою – всього близько 400 ppm (часток на мільйон, parts per million), що відповідає 0,003% об’ємної концентрації. Там, де розташовано більше промислових підприємств, буде вище концентрація забруднюючих речовин включно із вуглекислим газом в повітрі. Тому для таких районів характерний підвищений вміст СO2, а для зон зі сприятливим екологічним середовищем – навпаки, нормальний вміст є значно меншим. Норма рівня двоокису вуглецю в приміщенні перевищує вуличні значення приблизно в 1,5 раза, а інколи і більше: а саме до 600 ÷ 1500 ppm.
Чим вуглекислий газ небезпечний для людини?
Ми вдихаємо повітря, що містить кисень, а натомість видихаємо вуглекислий газ – це загальновідомо. Дихання – фізіологічний процес, який забезпечує нормальний метаболізм, тобто обмін речовин в організмі. Для комфортного існування людина має дихати повітрям, що зазвичай складається з 21,5% кисню і 0,03 ÷ 0,04% вуглекислого газу. У процесі дихання людини в замкненому просторі в нормальних умовах до зміни концентрації схильні в основному два компонента повітря: кисень і вуглекислий газ. В ході метаболічних процесів в організмі людини концентрація кисню в повітрі, що видихається, знижується з 20,9 до 16,3%, а вуглекислого газу, навпаки, зростає з 0,03 до 4%. Слід звернути увагу, що концентрація вуглекислого газу зростає більш ніж в 100 разів.
При рівні СО2 понад 4% дихати таким повітрям смертельно небезпечно, тому саме концентрація вуглекислого газу була прийнята в якості індикатора якості повітря. Вже за умов концентрації вуглекислого газу вище 0,1% (1000 ppm) виникає відчуття задухи: загальний дискомфорт, слабкість, головний біль, зниження концентрації уваги. При тривалому перебуванні в приміщеннях з надмірною кількістю вуглекислого газу відбуваються зміни в кровоносній, центральній нервовій, дихальній системах, розумовій діяльності, ускладнюється та порушується сприйняття, знижується увага тощо. Як відбувається накопичення СО2 в приміщенні? Всього за одну годину одна людина без фізичних навантажень в спокійному стані вдихає близько 25 л кисню і видихає приблизно 22 л вуглекислого газу. При зміні стану людини зі спокійного на активну діяльність (див. Таблицю 1), чи то робота за комп'ютером, або хода, спорт чи робота по дому, частота вдихів і видихів збільшується, відповідно зростає рівень вуглекислого газу, що міститься в приміщенні без вентиляції.
Таблиця 1. Інтенсивність емісії СО2 людиною
Більшість фахівців вважають 1000 ppm, як гранично-припустиму концентрацію вуглекислоти для тривалого перебування в приміщенні.
При концентрації вуглекислого газу всередині приміщення вище 800 ÷ 1000 ppm, люди, що працюють, навчаються, діють в такому приміщенні, відчувають «синдром хворого будинку» (СХБ), а самі будівлі називають «хворими». Проблема «синдрому хворого будинку» стала актуальна після появи енергоефективних будівельних матеріалів, наприклад, герметичних склопакетів, за умови недостатньої примусової вентиляції або нехтування нею з огляду на хибне розуміння засобів для економії електроенергії. До інших проявів «хворого будинку» також відносять випари формальдегідів, стиролу тощо, що характерно для нинішніх помешкань – такі пари присутні через випарування із сучасних будівельних і оздоблювальних матеріалів, з яких зроблені, наприклад, меблі чи покриття для підлоги. Проте їх рівень контролюється, не має перевищувати граничних норм при потраплянні у торгову мережу, та є таким, що постійно зменшується з часом. А от виділення вуглекислого газу відбувається при диханні, він надходить в будинок з вуличним повітрям, утворюється в результаті горіння полум'я плити, каміна, котла або газової колонки. І якщо сусідства з формальдегідами і токсичними випарами можна позбутися взагалі, обираючи екологічно чисті матеріали для ремонту і виготовлення меблів, то від присутності CO2 нікуди не подінешся.
Розглянемо два експериментальні приклади: накопичення СО2 в офісному приміщенні та у класі школи.
Експеримент в офісному приміщенні: заміряли концентрацію кисню та CO2 в закритому офісному приміщенні з відсутньою вентиляцією і декількома співробітниками на робочому місці. Коли у людей з'явилося відчуття задухи, і перебувати в приміщенні стало не комфортно, визначили хімічний склад повітря. З'ясувалося, що концентрація кисню практично не змінилася, водночас вміст CO2 підвищився до концентрації 1500 ppm, що еквівалентно 0,15% загального складу повітря. Такі значення концентрації CO2 більш ніж в 2 рази перевищують безпечну норму!
Експеримент в школі показав, що більша частина навчального часу кількість вуглекислого газу в повітрі перевищує 1500 ppm, а з часом наближається до 4200 ppm! У класі з 25 учнями та кабінетом площею 50-60 м2 з закритим вікном, кількість вуглекислого газу в повітрі швидко збільшується на 800 ppm за якихось півгодини. Як відбувається збільшення концентрації СО2 в класі добре ілюструє малюнок, див рис. 1.
Рис. 1. Збільшення концентрації СО2 в навчальному приміщенні
Зосередитися на навчанні та розумовій діяльності в таких умовах неможливо, так само критично знижується здатність до сприйняття інформації. Інші симптоми надлишку СО2 та СХБ: сонливість, виділення поту, запалення очей, закладеність носу, утруднене дихання, головний біль тощо. Систематичне перебування в таких «хворих» приміщеннях провокує появу хронічних захворювань та стале погіршення здоров’я людини.
В Італії вчені (члени Європейської комісії DG SANCO в рамках програми «Health Effects of School Environment» – «Вплив на здоров’я середовища в школах»), досліджували вплив СО2 на дітей (експеримент проводився у 2006 р.) та виявили, що при перевищенні рівня двоокису вуглецю 1000ppm у дітей ризик появи риніту стає в 2 рази вищим, а сухий кашель виникає в 3,5 раза частіше. Діти, які протягом тривалого часу перебувають у загазованих приміщеннях, мають більш вразливу носоглотку.
Чому так відбувається? Класні кабінети рідко провітрюються, тому що відкрите вікно – це простудні захворювання у дітей та шум з вулиці. Навіть якщо шкільну будівлю оснащено вентиляцією, то вона, зазвичай, є технічно застарілою та дорогою в експлуатації. Зате вікна в більшості шкіл сучасні – пластикові, герметичні, що не допускають протягів, і без примусової вентиляції свіже повітря практично не потрапляє до приміщень.
Проблема з вентиляцією найбільш гостро стоїть в квартирах, офісних будівлях і дитячих установах. У європейських школах якість повітря є однією з основних норм, що регламентується контролюючими органами. В Україні вентиляційні норми ще доопрацьовують, а проблема надлишкового СО2 в школах та інших навчальних закладах – ігнорується.
СО2 є скрізь, де є люди
Проблемою впливу якості повітря в приміщеннях на самопочуття людей мають опікуватися як екологи, лікарі, діагности, так і дизайнери, архітектори, інженери систем вентиляції та кондиціонування повітря.
Концентрація вуглекислого газу в приміщенні безпосередньо залежить від процесів життєдіяльності людини, адже ми його видихаємо. Для організму людини перевищення рівня вуглекислого газу в навколишній його атмосфері шкідливе, тому необхідно стежити за концентрацією CO2. Від якості повітря залежить фізичний стан людини: при незадовільній якості повітря люди відчувають нездужання, втрату концентрації уваги, розвиток хвороб і т. і. Зростання вмісту вуглекислого газу в приміщенні – ознака того, що якість повітря знижується та впливає на якість засвоєння інформації, продуктивність та загальний стан здоров'я. Також зростання концентрації СО2 однозначно свідчить про проблеми з вентиляцією.
Розв’язати проблему з неякісною вентиляцією може застосування сучасних припливно-витяжних установок. Наприклад, система Utek, яку в Україні пропонує компанія «Ейр Стрім» (рис. 2), з рекуператором, фільтром та датчиком якості повітря СО2 може бути цілком відповідним рішенням для навчальних закладів, спортивних комплексів тощо. Сигналом для регулювання повітрообміну в цій системі вентиляції служить значення концентрації вуглекислого газу, яке вимірюється спеціальним датчиком. Автоматика припливно-витяжної установки, отримавши сигнал від датчика якості повітря (щодо рівня СО2), збільшує продуктивність вентиляторів на приплив свіжого повітря (через рекуператор), а коли концентрація СО2 зменшується до встановленої норми, вентиляція перестає працювати. Таким чином, вентиляція працює тільки тоді, коли в приміщенні є люди.
Рис. 2. Припливно-витяжна установка Utek
Щоб забезпечувати якісний повітрообмін, важливо враховувати також те, що для різних за функціональним призначенням приміщень навчального закладу встановлена різна норма подачі припливного повітря. Наприклад, повітряний обмін в класах з комп'ютерною технікою – 20 м3/год; в спортзалах та їдальнях – не менше 50 м3/год. Ці норми можна забезпечити лише системами із змінюваною продуктивністю, що діють на основі вимірювань концентрації шкідливих складових в повітрі.
Активне регулювання вмісту СО2 в межах припустимих концентрацій – це загальна справа, що стосується безпеки людини. Але й самі такі норми наразі потребують узгодження між чинними вимогами санітарії та будівельними регламентами, якими встановлено граничну межу (<1400 ppm), яка з точки зору охорони здоров’я є аж занадто високою.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 26 593
особенно сейчас проблемы вентиляции очень актуальны